Архив рубрики ~Лента новостей~

Наносенсор на основе нейросети и углеродных точек мгновенно проверит воду на наличие тяжелых металлов

Наносенсор на основе нейросети и углеродных точек мгновенно проверит воду на наличие тяжелых металлов

Образец раствора с наносенсором

Образец раствора с наносенсором

© Кирилл Лаптинский / НИИЯФ МГУ имени М.В. Ломоносова.

Ученые разработали наносенсор, способный одновременно определять содержание в воде семи разных ионов (заряженных частиц), в том числе токсичных тяжелых металлов. В основе разработки лежат углеродные наночастицы, которые под воздействием ультрафиолета светятся синим (люминесцируют). При этом спектр люминесценции меняется в зависимости от состава раствора. Спектры анализирует нейросеть, выявляя по ним интересующие элементы и определяя их концентрации. Технология может лечь в основу компактных анализаторов, с помощью которых можно будет в полевых условиях быстро определять состав сточных вод и оценивать состояние природных водоемов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientific Reports.

С промышленными стоками от химических, металлургических, текстильных и других заводов в окружающую среду попадают различные загрязнители, в том числе тяжелые металлы. Они переносятся по пищевым цепям и могут наносить вред живым организмам, в том числе человеку, вызывая заболевания пищеварительной, дыхательной, нервной и других систем.

Поэтому содержание таких веществ в сточных водах и природных водоемах нужно контролировать. Обычно для этого используют лабораторные методы, которые, хоть и очень точны, требуют дорогостоящего оборудования и сложной подготовки образцов. Поэтому ученые ищут более простые способы экспресс-мониторинга, которые можно было бы применять в полевых условиях. Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) разработали наносенсор, способный мгновенно определять в воде содержание семи распространенных ионов-загрязнителей окружающей среды — меди, никеля, кобальта, свинца, алюминия, хрома и нитрат-ионов.

За основу сенсора авторы взяли углеродные точки — частицы размером примерно в 50 раз меньше бактерий. Исследователи синтезировали их гидротермальным методом из лимонной кислоты и этилендиамина — вещества, которое обеспечивает присутствие в наночастицах азота, усиливающего их свечение. Исходные вещества растворили в воде и нагрели до 200°C при повышенном давлении. В результате сформировались нужные наноструктуры — углеродные точки.

Эти частицы при облучении ультрафиолетом испускают синее свечение (люминесцируют), при этом его интенсивность и оттенок (спектр) меняются в зависимости от того, какие ионы и в каком количестве находятся в растворе. Ученые приготовили 7 813 вариантов растворов с разными комбинациями и концентрациями ионов никеля, меди, кобальта, свинца, алюминия, хрома и нитрат-анионов. В растворы добавили углеродные точки и зарегистрировали спектры свечения.

Чтобы по спектру оценить содержание ионов в растворе, авторы разработали нейросеть, которую обучили распознавать зависимость между спектром и химическим составом раствора. В результате алгоритм смог по спектрам определять концентрации всех семи интересующих авторов ионов даже в сложных многокомпонентных смесях. При этом точность такого анализа соответствовала требованиям, которые предъявляются к устройствам для промышленного определения концентрации ионов в сточных и технологических водах.

«Мы доказали, что сочетание наночастиц, чувствительных к ионам-загрязнителям, и искусственного интеллекта позволяет решать сложные аналитические задачи. Благодаря высокой точности на основе нашей разработки можно создавать компактные и недорогие приборы для экологов и технологов, которые позволят быстро анализировать состав воды в полевых условиях и технологических водных средах на производствах. В дальнейшем мы планируем адаптировать нашу разработку к разным составам исследуемой среды, чтобы она могла определять те ионы, концентрации которых интересуют потенциального заказчика, без необходимости предварительного проведения специальной настройки. Мы готовы рассмотреть возможности сотрудничества с любой организацией, которая возьмет на себя использование нашей разработки для создания и вывода на рынок портативного прибора-анализатора», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Татьяна Доленко, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Читайте Indicator.Ru в телеграм-канале и в ВКонтакте

Прислать свой материал можно на почту news@inscience.news или в телеграм-бот. Следите за новостями российского научно-технологического пространства в телеграм-канале агрегатора.

Источник: indicator.ru

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Швейцарии с помощью бактерий разработали печатный материал, похожий на бетон Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Модели искусственного интеллекта позволили России применять технологии для лучших крылатых… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Преимущества использования искусственного интеллекта в медицине зависят от уровня подготовки… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Почему синтаксис Nova выглядит так: 11 споров с Claude о… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ [Перевод] О сознании и интегрированной информации. Кристоф Кох (интервью) Сознанием… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Больше половины отпечатков пальцев на терракотовых воинах оставили женщины и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В ИТМО учат роботов понимать пространство, а не просто видеть…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Теперь можно буквально заглянуть внутрь любого механизма. Claude Code научили…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ PS5 снова взломали — хакер запустил меню разработчика на последней…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Швейцарии с помощью бактерий разработали печатный материал, похожий на бетон Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Модели искусственного интеллекта позволили России применять технологии для лучших крылатых… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Преимущества использования искусственного интеллекта в медицине зависят от уровня подготовки… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Почему синтаксис Nova выглядит так: 11 споров с Claude о… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ [Перевод] О сознании и интегрированной информации. Кристоф Кох (интервью) Сознанием… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Больше половины отпечатков пальцев на терракотовых воинах оставили женщины и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В ИТМО учат роботов понимать пространство, а не просто видеть…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Теперь можно буквально заглянуть внутрь любого механизма. Claude Code научили…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ PS5 снова взломали — хакер запустил меню разработчика на последней……